Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиеническая характеристика перспективных средств переработки бытовых отходов на кораблях ВМФ

РГБ Ой

1 Ь А8Г Ш5

На правах рукописи

ПЕТРЕЕВ

Игорь Витальевич

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ СРЕДСТВ ПЕРЕРАБОТКИ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ НА КОРАБЛЯХ ВМФ

14.00.07-Гигиена

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Санкт-Петербург 1995

Работа выполнена в Военио-медицинской академии

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Жолус Б. И.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор медицинских наук, профессор Алфимов Н. Н.

доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАМН Селюжицкий Г. В.

Войсковая часть 27177 (г. Санкт-Петербург)

Защита диссертации состоится " ^ " & 9 1995 года в_часов

на заседании диссертационного совета шифр Д 106.03.09

в Военно-медицинской академии

(194175, г. Санкт-Петербург, К-175, ул. Лебедева, 6)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Военно-медицинской академии.

Автореферат разослан " О У 1995 года.

Ученый секретарь диссертационного совета: доктор медицинских наук, Профессор Лизунов Ю. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В XX веке возникла, а в последние годы обострилась глобальная проблема, которая в обобщенном виде сводится к отысканию форм оптимального взаимодействия между природой и обществом. Научно-технический прогресс дает не только положительные, но и отрицательные результаты, в чем выражается его объективная противоречивость. В настоящее время уже наблюдаются существенные изменения состояния биосферы под влиянием деятельности человека.

В государственных докладах о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации отмечено ежегодное усиление антропогенного пресса на биосферу, при этом экологическая ситуация в стране характеризуется как неблагополучная.

Ответной реакцией на загрязнение окружающей природной среды является ухудшение здоровья людей, рост уровня заболеваемости, нарушение генотипа человека, увеличение числа врожденных уродств, снижение продолжительности жизни. При этом выраженность подавления иммуногенеза, уровень осложнений беременности и снижение жизненного потенциала организма человека тесно связаны с ухудшением экологической ситуации в различных регионах страны (A.M.Войтенко и др., 1991; А.М.Большаков, А.Д.Дмитриев, 1993). В то же время известно, что наибольший пресс экотоксичности испытывает водная среда, как конечный резервуар большинства антропогенных загрязнений (А.В. Цыбань, 1985).

Эксплуатация различных видов плавсредств на протяжении всей истории связана с проблемой утилизации образующихся на борту отходов. Эта проблема решалась, главным образом, путем сброса их в моря, где постоянно находится около 1 миллиона судов различного предназначения, среди которых не менее 15 тысяч военных кораблей (В.П.Кириленко, 1983). При этом суммарный вклад кораблей и судов в общее загрязнение Мирового океана составляет от 12 до 44 % (С.А.Герлах, 1985; A.M.Войтенко и др.. 1991: T.R.Dixon, 1991).

Процесс поступательного развития морского транспорта и Военно-Морского Флота связан с возрастанием неблагоприятного воздействия на природную среду, главным образом на морские экосистемы за счет сбрасываемых с судов и кораблей различных видов отходов.

В настоящее время большинство судов Минморфлота и Минрыбхоза РФ оборудованы различными установками для переработки бытовых от-

ходов непосредственно на борту, а экипажи накопили определенный опыт эксплуатации такого оборудования. На ВМФ проблеме предотвращения загрязнения морской среды, акватории пунктов базирования кораблей уделяется недостаточно внимания, а положения официальных, в том числе международных, документов нередко остаются не реализованными.

В период реформирования флота и усиления внимания к экологическим вопросам все более отчетливо прослеживается необходимость оснащения военных кораблей техническими средствами, обеспечивающими сокращение объема и экогоксичности отходов. При этом снижение сброса необработанных корабельных отходов в моря будет способствовать уменьшению потенциальной опасности заболеваемости населения и личного состава ВМФ.

Следует подчеркнуть, что решение.вопросов переработки корабельных отходов является не только технической, биологической, экологической, но и медицинской (гигиенической) проблемой конца XX - начала XXI веков.

Таким образом, актуальность настоящего исследования связана с возрастанием антропогенного воздействия на морскую среду, отсутствием средств переработки отходов на кораблях ВМФ и заключается в гигиеническом и экологическом обосновании необходимости использования современных корабельных технических средств для обработки биогенных жидких и твердых отходов.

Цель и задачи исследования

Цель работы заключалась в разработке гигиенических и экологических рекомендаций по очистке сточных вод и переработке мусора на кораблях ВМФ.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследование состава и уровня загрязненности корабельных отходов, накапливающихся в процессе жизнедеятельности экипажа.

2. Гигиеническая оценка основных методов, способов и средств переработки жидких и твердых биогенных отходов на морских судах и кораблях ВМФ.

3. Исследование степени экотоксичности корабельных биогенных сточных вод методом биотестирования.

4. Обоснование перспективных способов и технических средств очистки и обеззараживания корабельных биогенных сточных вод.

Научная новизна работы

Впервые предложена гигиеническая классификация корабельных отходов и обоснована необходимость обработки хозяйственно-бытовых вод в отличие от существующего положения по очистке и обеззараживанию на морских судах только хозяйственно-фекальных сточных вод.

Впервые проведены исследования и дана гигиеническая оценка опытных установок очистки и обеззараживания сточных вод методом электрохимической деструкции загрязнений.

Впервые для оценки экотоксического действия корабельных сточных вод использован- метод биотестирования на фотосинтезирую-щих представителях фитопланктона и естественном акцепторе водорода - никотинамиддинуклеотиде.

Исследованы биохимические механизмы токсического действия корабельных биогенных сточных вод на биологических представителей водных экосистем.

Практическая значимость работы

Проведенные исследования позволили обосновать и разработать рекомендации по использованию на кораблях ВМФ установок очистки и обеззараживания сточных вод (ООСВ), использующих метод электрохимической деструкции загрязнений, как наиболее перспективных и высокоэффективных корабельных технических средств для обработки жидких отходов.

Предложен расчетный метод определения уровня загрязнения корабельных биогенных сточных вод и способ оценки экономического ущерба от сброса биогенных загрязнений в моря.

Разработан перечень методик для оценки качества очистки сточных вод. Контроль, по нашему мнению, целесообразно осуществлять по показателям химического потребления кислорода, биологической потребности в кислороде за 5 суток, взвешенным веществам. СПАВ, коли-индексу и коли-фагам. В качестве тест-объекта для выявления интегрального экологического воздействия сточных вод необходимо использовать показатели динамики фотосинтеза, например, интенсивность флюоресценции хлореллы обыкновенной и никотинамидаденинди-нуклеотида. Для регистрации этих изменений предлагается переносной портативный прибор - биотестер.

- 4 -

На защиту выносятся следующие положения:

1. Корабельные хозяйственно-бытовые воды по физико-химическим, бактериологическим, вирусологическим показателям имеют высокие уровни загрязнения и являются экотоксичными, вследствие чего имеется необходимость их очистки и обеззараживания перед сбросом за борт.

2. В основе механизма токсического действия сточных вод на фотосинтезирующие тест-объекты лежит торможение процессов фотосинтеза и клеточного дыхания.

3. Интегральным критерием экотоксичности сточных вод для биологических представителей водных экосистем является нарушение их функциональной активности. Для оценки степени экотоксичности жидких отходов целесообразно использовать методы биотестирования на представителях фотосинтезирующего фитопланктона.

4. Наиболее перспективным методом очистки и обеззараживания биогенных сточных вод на кораблях ВМФ является электрохимическая деструкция загрязнений, позволяющая обрабатывать сточные воды при минимальном накоплении шлама. Обработанные на таких установках воды имеют низкое содержание экотоксинов, обнаруживаемых современными методами исследований.

Апробация и реализация исследований

Результаты работы доложены и обсуждены на:

- Международной конференции по судостроению, секция й "Экология" (СПб, 1994).

- Симпозиуме отделения медицинской географии совместно с Петровской академией наук, отделением медицинской географии и проблемной комиссией по медицинским аспектам экологической токсикологии РАМН "Медицинская экология : военно-космические и другие военные объекты" в виде доклада "Гигиеническое обоснование перспективных направлений сокращения отходов на кораблях ВМФ" (СПб, 1994).

По результатам проведенной работы оформлены заявление о выдаче патента РФ на изобретение, полезную модель и рационализаторское предложение.

Разработаны эколого-гигиенические рекомендации по обработке корабельных биогенных сточных вод и оценке качества их очистки и обеззараживания. Рекомендации использованы при подготовке официального документа - "Санитарные правила для морских судов", в частности, его раздела - "Сточные воды".

Материалы диссертационного исследования реализованы при составлении отчетов по НИР "Исследование вопросов экологического обеспечения деятельности Вооруженных Сил Российской Федерации" (шифр "Пространство" N 169-94 П4) и "Разработка концептуальных основ военной экологии и предложений по их реализации в Вооруженных Силах Российской Федерации" (шифр "Античный" N 78-94 П4), выполненных во ВМедА

Результаты работы используются в учебном процессе на кафедре военно-морской и радиационной гигиены Военно-медицинской академии.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы и 13 приложений. Список использованной литературы включает 147 отечественных и 66 зарубежных источников. Работа представлена на 151 машинописных листах, иллюстрирована 15 таблицами и 9 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследований

Для достижения цели и решения поставленных задач по литературным данным, обобщен опыт эксплуатации - отечественных и зарубежных технических средств переработки разнообразных отходов при нахождении корабля в море, на рейде или в пункте базирования. Изучены источники образования корабельных твердых и жидких биогенных отходов. Проводены комплексные исследования, включающие определение структуры и уровня загрязнения биогенных отходов, накапливающихся на судах, а также дана экологическая и гигиеническая оценка эффективности действующих и перспективных средств для переработки биогенных отходов на кораблях ВМФ.

Исследование загрязненности сточных вод осуществлялось в период выполнения задач боевой службы на кораблях ВМФ, на экспе-диционно-океанографическом судне "Аджария", а также на судах Балтийского морского и Северо-западного речного пароходств.

Оценка эффективности работы корабельных установок очистки и обеззараживания сточных вод (ООСВ) производилась по результатам исследования степени загрязнения вод до поступления в установки и на выходе из них. По этой же схеме на стенде Центрального конструкторского бюро морской техники "Рубин" изучен опытный образец установки ООСВ, в которой реализован метод электрохимической

деструкции (ЭХД) загрязнений, и макетный образец установки мембранного типа.

Отбор проб корабельных ХББ и ХФВ производился до и после их обработки на различных видах установок ООСВ в соответствии с разработанными официальными методиками. Исследование загрязнения сточных вод по обязательным показателям: коли-индекс. взвешенные вещества, биохимическая потребность в кислороде за 5 суток осуществлялось в соответствии с традиционными методиками (ГОСТ 17.1.5.05-85, методические указания N 2285-81 и Н 4260-87).

С целью комплексного изучения корабельного стока бнл использован ряд показателей, не входящих в состав обязательных в практике государственного санэпиднадзора исследований, а именно: химическое потребление кислорода, содержание СПАВ, алюминия, железа (общего), рН среды, прозрачность, уровень коли-фагов, а также методы биотестирования (РД-64-085-89, РД-118-02-90). Методы и объем исследований представленны в табл. 1.

Таблица 1.

Методы и объём исследований корабельных сточных вод

Методы и показатели Принцип метода Объём иссл-ий

БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

коли-индекс Титрационный или 112

мембранных фильтров

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Стандартный метод

БПК - 5 с разбавлением (I) 140

взвешенные вещества Фильтрование 128

ХПК Титрометрический 164

СПАВ Титрометрический 88 16

алюминий Фотометрический

железо (общее) Фотометрический 74

РН Электрометрический 120

прозрачность Шрифт Снеллена 268

ВИРУСОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

коли-фаг Лизис Е. СоП 96

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

биотестирование: на хлорелле Динамика флюорес - 270

по НАДн ценции тест-объекта 160

на дафниях Определение Ы-50 85

на парамециях Хемотакс ометрически 180

МАТЕМАТИКО - СТАТИСТИЧЕСКИЕ Пакет программ

Statgraphics

В связи с тем, что любой корабельный сток является многокомпонентным, взаимовлияние ингредиентов загрязнения недостаточно изучено, а также с учетом подверженности токсических веществ трансформаций с образованием новых, зачастую более токсичных веществ, нами для экологической оценки вод использовался метод биотестирования. В качестве тест-обьекта были выбраны фотосинтезиру-ющая микроводоросль - хлорелла обыкновенная (Chlorella vulgaris), естественный акцептор водорода - никотинамидадениндинуклеотид (НАД), парамеции (Paramecia caudatum) и дафнии (Daphnia magna).

Исследование твердых отходов осуществлялось на тех же кораблях и судах путем сбора в отдельные ёмкости для пищевых, бытовых и пластиковых отходов с последующим определением структуры и количества отходов на одного человека в сутки.

Работа выполнена на кафедре военно-морской и радиационной гигиены Военно-медицинской академии, а также на базе Северо-западного регионального центра Госсанэпиднадзора на транспорте. Научно-исследовательского института гигиены и профпатологии, Санкт-Петербургского городского центра Госсанэпиднадзора, Центрального Конструкторского Бюро морской техники "Рубин", в/ч 27177, Государственного Университета водных коммуникаций при участии специалистов перечисленных учреждений.

Результаты исследований

Отходы, накапливающиеся на кораблях ВМФ являются одним из видов антропогенных. Нами предлагается классификация (рис.1), позволяющая разграничить биогенные отходы, накапливающиеся в процессе жизнедеятельности экипажа, от техногенных, которые образуются при эксплуатации корабельных технических средств. Эти две составляющие антропогеных отходов имеют между собой принципиальные различия. Так, если биогенные отходы характеризуются относительным постоянством состава и уровня загрязнения, то техногенные отличаются весьма широким качественным и количественным спектром содержащихся в них вредных веществ. Следовательно, в отношении таких отходов и используемых для их обработки на кораблях технических средств должны предусматриваться дифференцированные методы.

Конструкции корабельных сточных систем и установок ООСВ в большинстве случаев предусматривают очистку и обеззараживание на морских судах только хозяйственно-фекальных (черных) вод. При этом хозяйственно-бытовые (серые) воды удаляются за борт без какой-либо обработки или лишь после их обеззараживания (исключение составляют крупные речные суда, где очистке и обеззараживанию подвергаются все стоки).

I КОРАБЕЛЬНЫЕ ОТХОД Ы| I (загрязняющие морскую среду) |

БИОГЕННЫЕ

I--1

I ТЕХНОГЕННЫЕ |

ЖИДКИЕ

ТВЕРДЫЕ

|Хозяйственно-I бытовые воды ¡Хозяйственно-I фекальные воды

ЖИДКИЕ

ТВЕРДЫЕ

"1 г

Пищевые отходы||Нефтесодержащие||Эксплуатаци- | Бытовой мусор ||Радиоактивные I|онный мусор I -1 [Льяльные воды 11 Радиоактивные|

I_11_I

Рис. 1. Классификация корабельных отходов.

В результате исследований фекальной, камбузной и бытовой биогенных сточных вод на кораблях, где расход воды составляет около 300 л на 1 человека в сутки установленно, что их загрязненность по показателям, контролируемым при текущем санэпиднадзоре, в 2 и более раз превышает нормативную величину (р<0.001) и составляет по взвешенным веществам 270+30, 140+40, 110+30 мг/л; по БПК-5 360+40. 200+30, 180+30 мг/л; по коли-индексу 8.2+0.5. 6.7+0.5, 7.0±0.5 кл/л соответственно. При этой наиболее загрязненной является фекальная вода.

Для того, чтобы получить более полную характеристику загрязнения корабельных сточных вод, проведены дополнительные исследования. Так, по показателю химического потребления кислорода загрязненность камбузной и бытовой воды меньше, чем фекальной. В то же время эти воды больше загрязнены поверхностно активными веществами, а по величине коли-фага камбузная вода не значимо отличается от фекальной [р>0.05].

При исследовании содержания взвешенных веществ оказалось, что максимальное загрязнение камбузной воды (210 мг/л) является близким к среднему значению этого показателя для фекальной воды (270 мг/л). Идентичная картина наблюдается в отношении БПК-5, ХПК. коли-индекса и прозрачности. При этом содержание СПАВ в камбузной и бытовой воде в 15 раз выше, чем в фекальной, что обусловленно широким использованием на кораблях разнообразных моющих средств. Изучение вариабельности показателей взвешенных веществ, БПК-5,

ХПК, СПАВ и особенно коли-индекса и коли-фага позволяет сделать вывод об однопорядковом уровне загрязненности изучаемых вод.

Исследование биологического действия фекальных, камбузных и бытовых вод на интенсивность флюоресценции хлореллы обыкновенной представлены на рис. 2. Эти данные свидетельствуют о том, что под действием фекальных, камбузных и бытовых сточных вод изменения интенсивности флюоресценции хлореллы обыкновенной являются разнонаправленными. Так, на присутствие фекальной воды тест-объект реагирует достоверным усилением флюоресценции. Аналогичная направленность динамики флюоресценции отмечена при воздействии камбуз-

Рис. 2. Динамика интенсивности флюоресценции хлореллы обыкновенной, % (X ± гох)

1 - фекальные воды - ; 2 - камбузные воды ====

3 - бытовые стоки ---- ; 4 - камбузные без СПАВ

Динамика интенсивности ' флюоресценции хлореллы обыкновенной позволяет сделать вывод об отсутствии острого токсического действия фекальной воды на избранный тест-объект , так как интенсивность флюоресценции нарастает во времени, что обусловлено использованием органических веществ сточных вод в обменных процессах водоросли. Однако именно это усиление обменных процессов, очевидно, свидетельствует о интенсивном росте водоросли, что, в свою очередь, может привести к эвтрофированию водоема.

В то же время под воздействием камбузной и бытовой сточных вод интенсивность флюоресценции хлореллы обыкновенной значимо снижается. При этом можно предположить, что снижение флюоресценции вызвано СПАВ, которые содержатся в камбузной и бытовой водах в значительно больших количествах, чем в фекальной (12.3 + 3.0; 28.2 ± 9.4 и 0. 7 ± 0. 2 соответственно).

Следовательно, бытовые и камбузные воды являются экотоксич-ными для некоторых биологических представителей водных экосистем. При этом у фотосинтезирующих организмов (хлорелла обыкновенная! происходит торможение процессов фотосинтеза и биологического дыхания, что приводит к нарушению синтеза кислорода. Эти данные также подтверждается результатами биотестирования на никотинами-дадениндинуклеотиде, парамециях и дафниях.

Таким образом, корабельные биогенные жидкие отходы перед сбросом за борт должны быть очищены и обеззаражены в отличие от существующего положения об очистке и обеззараживании на морских судах только фекальных вод. Кроме того, на все виды жидких биогенных отходов должны распространяться единые требования по их сбору, хранению, обработке на корабле и сбросу за борт.

В связи с необходимостью одновременной очистки и обеззараживания хозяйственно-бытовых и хозяйственно-фекальных вод были исследованы группы установок биологического и физико-химического типов, а также отдельные установки: НЬ-сог^, ЭОС, технический образец установки "ЭХО" и макетный образец установки мембранного типа (табл. 2 и 3).

В результате проведенных исследований установленно, что установки биологического и физико-химического типов, а также установка "ЭХО" в целом обеспечивают качество очистки корабельных сточных вод, соответствующее требованиям действующих документов.

- и -

Таблица 2.

Характеристика качества очистки сточных вод по обязательньм показателям. Yr ± шх

ПОКАЗАТЕЛИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ОЧИЩЕННЫХ сточных вод Норма -тив. Тип или модель установок 00СВ. (М=8)

БИОЛОГИ ЧЕСКИЕ ФИЗ-ХИМ ТИП. ЭОС ЭХО Мембран ный тип HL-cont

Взвешенные вещества, иг/л 50 48 ± 6 35 ± 10 44 + И 45 ± 10 56 + 15 35+3

Б П К - 5, мг/л 50 49+5 30+8 59 + 14 35 + 10 69+11 46+5

Коли - индекс, кл/л 2.5 2,2+0,6 2, 3+0,5 2, 6±0, 5 2, 3+0,5 2,2+0,3 4, 7+0,4

Таблица 3.

Характеристика качества очистки сточных вод по дополнительным показателям, Хг + шх

ПОКАЗАТЕЛИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД Тип или модель установок ООСВ, (N=8)

БИОЛОГИ ЧЕСКИЕ. ФИЗ-ХИМ ТИП ЭОС ЭХО мт HL-cont

X П К, МГ/Л 105+ 16 98 ± 10 184+ 10 94 + 8 186+35 228+23

Прозрачность . см 10 ± 3 13+2 9 + 2 12 + 2 12 ± 1 8,0+1,5

ПАВ. мг/л 0.2+0,1 0. 4+0,1 0, 7+0, 2 0,5+0.2 --- 0, 3+0,1

Коли - фаг. ^ БОЕ/л 2, 4+0, 4 2, 6+0,5 2, 2+0,5 1.2+0,3 — 3. 8+0, 3

Сточные воды, обработанные на установках физико-химического типа содержат алюминий или железо, что, вероятнее всего, связано с применением в процессе очистки реагентов для коагуляции. При этом в большинстве случаев, кроме установок ЭХО. не происходит полной очистки от вирусов. Они сохраняются в очищенной и обеззараженной воде даже в том случае, когда величина коли-индекса не выходит за пределы нормируемых значений.

В то же время установка НЬ-соги не позволяет получить должной степени очистки ло бактериологическому показателю - коли-ин-дексу (4.7±0.4 кл/л). Очищенная на таких установках вода имеет высокий уровень загрязненности по величине ХПК и коли-фагам.

Сточные воды, очищенные с помощью блока мембранной очистки, имеют величину загрязнения по БПК-5 выше нормативных значений. Установки ЭОС зачастую не обеспечивают очистку в соответствии с нормативами по показателям БПК-5 и коли-индексу.

Результаты исследования экотоксичности обработанных сточных вод свидетельствуют о том, что вода, очищеная и обеззараженая на установках биологического типа, в течение первого часа оказывает угнетающее действие на интенсивность флюоресценции хлореллы обыкновенной. Это, вероятно, связано с использованием при обеззараживании воды высоких доз хлорсодержащих препаратов, соединения которых, оставшиеся в воде, могут оказывать подобный неблагоприятный эффект. Однако к концу первых суток ситуация меняется и наблюдается усиление флюоресценции, достоверно отличающееся от исходного уровня. Такая динамика может быть объяснена инактивацией остаточного количества хлорсодержащих препаратов и наличием в воде достаточного количества растворенного кислорода, поступающего в воду при аэрации в процессе ее биологической очистки.

Вода, обработанная на физико-химических установках, приводит к прогрессирующему снижению величины флюоресценции тест-обьекта, вызывает снижение двигательной активности парамеций даже при разведении пробы в 10 раз, что свидетельствует об опасности сброса такой воды в водоемы.

С целью определения токсичности очищенных и обеззараженных корабельных сточных вод для дафний изучался показатель среднего летального времени для 50 % особей.

и50 (часы) 48

24 20 16 12

0

10-16

2-6 *

Э-1'4,

4

4-8 **

Рис. 3. Время гибели 50% дафний в пробах сточных вод.

Примечание:

1.

Ж

[ИЗ

и, о в необработанной воде.

в очищенной и обеззараженной воде * - на установках ООСВ биологического типа; * * - на установках ООСВ физико-химического типа; *** - на установках ООСВ мембранного типа; **** - на установках ООСВ типа ЭХО.

Представленные на рис. 3 данные показали, что среднее летальное время (Lt50) для дафний в пробах сточных вод до и после очистки на установках ООСВ составило в среднем соответственно: 14 к 4 часа при биологической очистке, 12 и 6 часов при физико-химической очистке, 14 и 36 часов при очистке на мембранном блоке, 9 и 25 часов при обработке воды методом электрохимической деструкции. Это свидетельствуют о том, что очищенная и обеззараженная корабельная сточная вода, несмотря на 4-х кратное разведение пробы, оказывает угнетающее действие на биологический тест-объект Daphnla magna. Наименьшая токсичность очищенной воды наблюдается в случае очистки на мембранном блоке и при очистке стока методом электрохимической деструкции, что может быть объяснено отсутствием химических реагентов в процессе водообработки.

Следовательно, даже очищенные и обеззараженные на установках ООСВ сточные воды оказывают экотоксическое действие на биологические объекты. При этом вода обработанная на установках, где использован метод электрохимической деструкции загрязнений, имеет сравнительно невысокую экотоксичность.

Этот метод основан на непосредственном окислении загрязнений на поверхности электродов в ходе обработки воды. Термодинамически существует возможность окисления практически всех органических загрязнителей, в том числе и трудноокисляемых до углекислого газа и воды (C.B. Яковлев, И.Г. Краснобородько, 1987; Г.С. Зенин, Л.И.Маркитанова, 1988). При этом не требуется ни высоких температур, ни высокого давления, ни химических реактивов. Процесс электрохимической деструкции протекает в ходе одной технологической операции, что значительно упрощает конструкцию и техническое обслуживание установок на борту корабля.

Сущность метода заключается в процессе электрохимического разрушения загрязнений за счет окислительно-восстановительных реакций как на поверхности электродов электролизера, так и в объеме жидкости в межэлектродном пространстве. Дезинфекция обработанных сточных вод происходит под действием гипохлорита натрия , который образуется в процессе электролиза раствора NaCL, содержащегося в сточных водах (при использовании забортной воды для санитарно-бы-товых целей).

Принципиальное отличие метода электрохимической деструкции загрязнений от механических, биологических и других физико-химических методов состоит в том, что практически полностью решается

проблема дальнейшей переработки шлама, который при данной обработке составляет не более 0,5% от всего объема обрабатываемых сточных вод или отсутствует вовсе. Это свидетельствует о высокой эффективности предлагаемой технологии очистки сточных вод. Технологическая схема предусматривает сбор сточных вод в небольшую уравнительную цистерну и последующую их обработку в электролизере.

Достоинства установки (ее компактность, высокая эффективность, возможность полной автоматизации) позволяют решить проблему ограничения сброса неочищенных сточных вод в море, обеспечив надежную защиту морской среды в любых условиях деятельности кораблей флота.

Таким образом, с гигиенической точки зрения наиболее перспективным для ВМФ является использование безреагентных способов очистки и обеззараживания сточных вод, например, отечественной установки, где реализуется принцип разложения загрязнений методом электрохимической деструкции.

Имеющиеся данные об опыте эксплуатации установок ООСВ и трудностях по дальнейшей переработке шлама, накопленного в результате очистки сточных вод методом извлечения загрязнений, определяют предпочтение метода одновременного проведения очистки и обеззараживания корабельных биогенных жидких отходов при минимальном накоплении шлама. Очищенная таким образом вода обладает сравнительно меньшей экотоксической опасностью в отношении иссле-дованых тест-объектов, а сама установка компактна и полностью автоматизирована.

Хотя планируется ужесточить требования природоохранных документов , имеющаяся на сегодняшний день система контроля за эффективностью работы судовых установок очистки и обеззараживания сточных вод предполагает определение в обработанной воде только БПК-5, взвешенных веществ и коли-индекса, что не может гарантировать безвредность для природной среды сброса обработанных корабельных сточных вод.

В связи с этим, нами предлагается дополнительно к использующимся в практике Госсанэпиднадзора и экологического контроля за установками ООСВ определять следующие показатели: ХПК - для оперативного получения данных о загрязненности очищенных сточных вод; коли-фаг - для характеристики вирусного загрязнения очищенных вод; уровень содержания СПАВ; а также использовать методы биотестирования на фотосинтезирующих представителях фитопланктона

для оценки степени экологической опасности сбрасываемых в моря вод. Вопрос регламентации предложенных исследований должен решаться на государственном (Госсанэпиднадзор) или ведомственном (Министерство морского транспорта, ВМФ и др.) уровнях.

Не менее актуальной для кораблей ВМФ является проблема сбора, хранения и утилизации мусора на борту.

По данным ряда авторов, наиболее перспективным способом утилизации твердых отходов на корабле является их сжигание. Однако положение Хельсинской комиссии запрещает с 1 января 1995 года любое сжигание отходов на кораблях (судах) в Балтийском море.

Учитывая, что подобные регламентации могут быть приняты в отношении других регионов Мирового океана, вероятно, реальным видом обработки твердых отходов следует считать прессование и хранение на корабле. При этом определенные виды мусора должны быть обработаны консервантами для предотвращения процессов гниения.

По данным иностранной литературы, в структуре твердых отходов на корабле изделия из пластмассы составляют около 25 %, бумага, ветошь, стекло, металл - 50, а пищевые отходы - не более 41%.

По нашим данным, на отечественных кораблях ведущее место (65-80%) в соответствующей структуре занимают пищевые отходы и упаковочный материал пищевых продуктов. При этом изделия из пластмассы составляют около 1%. Причем такое соотношение существенно не меняется при изменении места нахождения корабля (в пункте базирования либо в море). Такая структура отходов обусловлена большим количеством трудноутилизируемой продовольственной тары, отходами кулинарной обработки продуктов питания и остатками пищи.

Анализ структуры корабельных отходов позволяет сделать вывод о необходимости совершенствования системы организации снабжения кораблей ВМФ пищевыми продуктами в легкоутилизируемой таре.

На сегодняшний день имеются технологии, позволяющие значительно усовершенствовать систему обеспечения моряков продуктами питания и приблизить ее к безотходной, что монет рассматриваться как корабельное питание недалекого будущего. К упакованным продуктам предъявляются следующие основные требования: модульность, легкость транспортировки, длительный срок хранения, доступность разогрева, приятный вкус, разнообразие, возможность использования после применения оружия массового поражения. К таким продуктам относятся свежие полуфабрикаты (очищенный картофель и др. овощи), замороженные и сублимированные готовые блюда, консервированные

или другие продукты в легхоутилизируемой многофункциональной упаковке.

Неизбежное минимальное количество образующихся в плавании отходов можно будет сортировать по категориям, прессовать, тарировать в герметичные полиэтиленовые мешки, обрабатывая отходы определенных категорий консервантами для предотвращения процессов гниения, и хранить в специальных помещениях или в освободившихся от провизии холодильных кладовых.

Реализация указанных предложений позволит значительно сократить количество продовольственных отходов на кораблях ВМФ, снизить трудозатраты экипажа на приготовление пищи, уменьшить расход пресной воды на кулинарную обработку, значительно сократить время работы электрических камбузных печей, а также уменьшить размеры и набор оборудования корабельного камбуза. При этом для разогревания пищи можно будет использовать компактные СВЧ-печи, ограничить или исключить использование аппаратов для удаления контейнеров (ДУК) на подводных лодках, и, в конечном счете, сохранить чистоту Мирового океана.

Таким образом, разработанные на основе гигиенических рекомендаций оптимальные технические решения в отношении сбора, хранения и переработки бытовых отходов на кораблях будут способствовать созданию экологически "чистого" корабля ВМФ России XXI века.

ВЫВОДЫ

1. Корабельные отходы целесообразно классифицировать на биогенные, образующиеся в процессе жизнедеятельности людей, и техногенные, возникающие в результате эксплуатации технических средств. Биогенные отходы могут быть жидкие (хозяйственно-бытовые и хозяйственно-фекальные воды) и твердые (пищевые, бытовые и пластиковые). Аналогично техногенные отходы разделяются на жидкие (нефтесодержащие. льяльные и радиоактивные воды) и твердые (эксплуатационный мусор и радиоактивные).

2. Загрязнение корабельных биогенных жидких отходов превышает нормативные величины в 2-7 раз по физико-химическим, бактериологическим, вирусологическим показателям и оказывает выраженное негативное воздействие на функциональную активность биологических представителей водных экосистем, что обусловливает необходимость очистки и обеззараживания как хозяйственно-фекальных, так и хозяйственно-бытовых вод перед сбросом за борт.

3. Механизм экотоксического действия корабельных биогенных жидких отходов заключается в нарушении энергетического обмена у фотосинтезирующих биологических объектов, что на примере хлореллы обыкновенной и никогинамидадениндинуклеотида выражается угнетением фотосинтеза и тканевого дыхания.

4. Рекомендуемым методом очистки и обеззараживания биогенных жидких отходов на кораблях ВМФ РФ является электрохимическая деструкция загрязнений в связи с его высокой эффективностью, незначительным накоплением шлама (не более 0,5 %) и отсутствием необходимости использовать химические реагенты при обработке воды.

5. Наиболее перспективной установкой, использующей метод электрохимической деструкции, для применения на кораблях ВМФ РФ, является установка "ЭХО".

6. Качество очистки корабельных биогенных жидких отходов целесообразно оценивать по следующим параметрам : химическое потребление кислорода, биохимическая потребность в кислороде за 5 суток, взвешенные вещества, коли-индекс, индекс коли-фага и СПАВ, кроме этого рекомендуется использовать методы биотестирования на фотосинтезирующих представителях фитопланктона или других биологических тест-объектах, что позволит установить степень экологической опасности очищенных вод.

7. В структуре биогенных твердых корабельных отходов ведущее место (до 80 %) занимают пищевые отходы, что обусловлено снабжением кораблей пищевыми продуктами, непрошедшими первичной кулинарной обработки и находящимися в громоздкой таре. С гигиенической точки зрения, решение проблемы обработки твердых отходов должно осуществляться путем изменения системы снабжения кораблей, для обеспечения их продовольствием в легко утилизируемой таре или в виде полуфабрикатов, не требующих сложной кулинарной обработки, а также совершенствованием организации сбора, обработки и хранения отходов в специальных помещениях корабля до прибытия в базу.

- 19 -

РЕКОМЕНДУЕМАЯ СХЕМА ОБРАБОТКИ БИОГЕННЫХ ОТХОДОВ НА КОРАБЛЯХ ВМФ

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гигиенические аспекты предупреждения загрязнения морей с кораблей и судов ВМФ // Материалы международной конференции по судостроению, секция "Экология", СПб, Б.и., 1994. - С. 12-14 (соавторы Б. И. Жолус, И. А. Меркушев).

2. Гигиенические аспекты проблемы очистки бытовых сточных вод на кораблях ВМФ // Воен. - мед. журн. - 1994, N 1. - С. 60-62 (соавторы Б. И.Жолус. И.А.Меркушев).

3. Санитарно-гигиенические аспекты проблемы утилизации твердых бытовых отходов на ВМФ // Морской медицинский журнал. -1994, N 1 (Т.2). - С. 9-12 (соавторы Б.И.Шолус, И.А.Меркушев).

4. Гигиеническое обоснование перспективных путей уменьшения на кораблях количества твердых отходов // Воен. - мед. журн. -1994, N 9. - С. 65-67 (соавторы Б. И.Жолус, И. А. Меркушев, В.Г.Федоров).

5. Способ оценки токсических эффектов химических веществ и биотестер для его осуществления" (per. К 94014522 от 6.05.94 г) /Заявка на изобретение (соавторы Е.Б. Т^ржова, Д.Г.ьртамоно^,

6. Биотестер (per. N 94014529 от 6.05.94 г)/Заявка на полезную модель (соавторы Б.И.Аолус, Е.Б.З^ртоЕа, С. НЛукьянов) .